近日,中国科大等机构合作研发出一种名为统一离子电子传感装置(UIS)的“内置传感器”,为锂电池装上了“智能体检仪”。传统传感器在锂电池内部难以长期稳定工作,要么依赖复杂的光学设备,要么使用易被腐蚀的柔性材料。而UIS“就地取材”,利用锂电池本身的电解液和常用材料,结构与电池完全兼容,无需额外封装,也不会干扰电池工作。
UIS具有三大核心优势。一是超长待机,能在电池内部稳定运行超过800小时,支持400次以上充放电循环,覆盖电池整个寿命周期。二是精准捕捉微米级压力变化,灵敏度比传统电容传感器高1000倍,能感知电极因锂离子嵌入产生的体积膨胀。三是智能补偿,自带“参考单元”实时监测电解液导电性,自动消除环境干扰,确保数据准确可靠。
UIS在三大应用场景中表现出色。在快充时,能通过压力曲线的不对称性和异常峰值实时识别锂枝晶的“萌芽”,为电动车快充安全保驾护航。在全周期健康监测中,通过记录压力变化规律,能关联电池容量衰减,为电池“状态健康度(SOH)”评估提供关键数据。此外,UIS厚度仅100微米,材料与电池完全兼容,不影响电池性能,实现“无感监测”。
这项技术不仅能用于电动车电池,还可推广到储能电站、消费电子等领域。未来,电动车电池在充电时能自动“体检”,避免过热或短路风险;储能电站的电池组可实时上传健康数据,运维人员提前排查隐患;手机电池用了三年,还能精准显示剩余寿命。UIS的突破,标志着锂电池从“被动使用”走向“主动感知”。
随着柔性电子与电化学的深度融合,未来的电池或许会越来越“聪明”,成为能源系统中会“自我诊断”的“智能单元”。当电池能自己“报告”压力变化、预警潜在风险,我们对能源的利用将更高效、更安全。这项中国团队研发的“内置传感器”,正为锂电池装上“数字心脏”,让每一度电的流动都更透明、更可控。